CN207571587U - 一种基于psd测距和ccd夜视成像的自动避障航行无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，包括图像采集及夜视辅助模块、自动航行模块、天线收发模块以及电源管理模块；所述图像采集及夜视辅助模块，用于接收探测目标及障碍物的图像成像点，并保证无人机在白天夜晚均能正常工作；所述自动航行模块，用于实现无人机的自动规避障碍物航行；所述天线收发模块，用于与远端终端交互；所述电源管理模块，用于给系统提供电源。该自动避障航行无人机，利用PSD与LD在夜晚发出的激光形成三角测距，通过ARM芯片得到前方障碍物与无人机的距离，使自动导航模块选择路径实现无人机自动避障航行，而CCD数码相机可以实时抓拍及拍摄，获取探测目标的信息。
Description
技术领域
本实用新型属于无人机自动避障航行技术领域，尤其涉及一种基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，在空中有许多障碍物的情况下，利用PSD测距实现无人机自动规避障碍物航行，与此同时可利用CCD成像实时抓拍、录像获取探测目标有用信息。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对无人机进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输，可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞。如今，随着无人机的普遍使用，无人机遥感成像技术也被广泛应用在我们的日常生活中。但无人机在航拍的过程中，由于无人机主要利用导航按照提前规划好的航线进行自动飞行或者通过操作人员远程遥控实时操控飞行，然而飞行过程中有可能会遇到各种复杂不确定的障碍物如电线杆、高楼、飞鸟等而使其不能按照预先设计的航线或计划飞行时，则需要临时更换航线以规避障碍物，否则有可能造成撞机和坠机事故。
现有的通过PSD传输像素差的系统多对无人机进行着陆引导，如实用新型专利《无人机着陆引导系统》就是通过PSD和GPS保证无人机安全准确的降落在跑道上；现有的利用PSD的系统多用于获取空间流体三维信息，如实用新型专利《一种可测量浑浊流体三维流动信息的装置》就是利用二维测量传感器PSD通过单片机来合成三维的流动信息；现有的对无人机进行避障导航的系统多采用超声波和激光雷达测距，如发明专利《一种无人机自动避障导航系统》就是通过测距模块解决无人机自动导航飞行时的自动避障。然而现有的专利中并没有利用PSD测距实现自动避障的例子。
有鉴于此，有必要提供一种基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，利用LD半导体激光器在夜晚发出的激光束与PSD形成激光三角测距，并通过ARM芯片得到前方障碍物与无人机的距离，使自动导航模块择优选择路径实现无人机自动避障航行，与此同时CCD数码相机又能实时抓拍及拍摄，可获取探测目标的有用信息。
发明内容
本实用新型的目的是：为了解决无人机遥感成像对障碍物的灵活躲避，提高探测效率，本实用新型提出利用PSD测距及CCD成像实现无人机自动规避障碍物航行和实时抓拍、录像。
本实用新型所采用的技术方案是：一种基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，其特征在于，包括图像采集及夜视辅助模块、自动航行模块、天线收发模块以及电源管理模块；所述图像采集及夜视辅助模块，用于接收探测目标及障碍物的图像成像点，并保证无人机在白天夜晚均能正常工作；所述自动航行模块，用于实现无人机的自动规避障碍物航行；所述天线收发模块，用于与远端终端交互；所述电源管理模块，用于给图像采集及夜视辅助模块、自动航行模块、天线收发模块提供电源；其中：
所述图像采集及夜视辅助模块包括LD模块、PSD模块及CCD模块，所述LD模块与PSD模块、CCD模块相互连接；
所述自动航行模块包括SDRAM模块、ARM模块、自动导航模块、DSP模块、FPGA模块以及FLASHROM模块；所述SDRAM模块与PSD模块、CCD模块相互连接，所述ARM模块与SDRAM模块相互连接，所述自动导航模块与ARM模块相互连接，所述DSP模块与SDRAM模块、ARM模块、FPGA模块以及FLASHROM模块相互连接，所述FPGA模块与ARM模块相互连接，所述FLASHROM模块与天线收发模块相互连接。
进一步地，所述LD模块为LD半导体激光器。
进一步地，所述PSD模块为位置敏感探测器和接收透镜。
进一步地，所述ARM模块为ARM微处理器。
进一步地，所述自动导航模块为CMOS逻辑门电路。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，利用PSD与LD在夜晚发出的激光形成三角测距，通过ARM芯片得到前方障碍物与无人机的距离，使自动导航模块选择路径实现无人机自动避障航行，而CCD数码相机又能实时抓拍及拍摄，可获取探测目标的有用信息。相对于现有技术，具有以下突出优点：
1、利用PSD三角测距配合ARM实现无人机自动避障航行，利用CCD实时抓拍和拍摄获取探测目标成像信息；
2、利用LD半导体激光器发出的激光束具有良好性能来辅助PSD及CCD工作，提高无人机自动避障航行的效率；
3、利用有针对性的DSP模块可进行无人机遥感成像的图像复原，在现有低成本的情况下尽可能提升探测效果。
附图说明
图1是本实用新型的基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机的结构框图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
参考图1，本实用新型实施例的基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，包括图像采集及夜视辅助模块、自动航行模块、天线收发模块10以及电源管理模块11。
所述图像采集及夜视辅助模块，用于接收探测目标及障碍物的图像成像点，并保证无人机在白天夜晚均能正常工作。所述自动航行模块，用于通过各个芯片模块的相互配合实现无人机的自动规避障碍物航行。所述天线收发模块10，用于与远端终端交互。所述电源管理模块11，用于给整个系统提供电源。
所述图像采集及夜视辅助模块包括LD模块1、PSD模块2及CCD模块3。所述LD模块发射出的激光束对目标及障碍物进行探测照明，所述PSD模块和CCD模块分别接收障碍物及探测目标的图像成像点。所述LD模块为LD半导体激光器，它发出的光源使无人机在夜晚也能正常工作。在本实施例中，所述PSD模块为：位置敏感探测器和接收透镜，所述CCD模块可以采用高清数码摄像机。
所述自动航行模块包括SDRAM模块4、ARM模块5、自动导航模块6、DSP模块7、FPGA模块8以及FLASHROM模块9。所述SDRAM模块4，用于图像缓存；所述ARM模块5，用于控制LD模块是否发出激光束及利用PSD模块测距；所述自动导航模块6，用于避开障碍物择优选择路径；所述DSP模块7，用于处理CCD模块抓拍的图像；所述FPGA模块8，用于控制时序操作；所述FLASHROM模块9，用于存储图像信息。所述自动导航模块6采用CMOS逻辑门电路。所述ARM模块5为ARM微处理器。
所述基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机的工作过程如下：
自动航行无人机系统工作时，电源管理模块11给图像采集及夜视辅助模块、自动航行模块及天线收发模块10供电。当无人机工作在夜晚时，ARM模块发出控制信号使LD半导体激光器发出激光光束用于照明，PSD模块中含有接收透镜，接收透镜和位置敏感探测器用于接收反射回的激光束，且激光器输出激光与PSD模块形成三角测距。激光器通过准直透镜将激光光束照射到前方探测物或障碍物上，反射的光线将形成最终反射光束，将其作为传感信号，通过接收透镜成像会聚在位置敏感探测器上，当获取到信号时，送入SDRAM模块中，通过SDRAM模块与ARM模块的信息交互，在ARM模块芯片中通过激光三角测距法可得到前方障碍物与无人机的距离，当达到某一特定距离时，ARM芯片控制自动导航模块择优选择前方路径，可以使无人机有效地避开障碍物如电线杆、高楼、飞鸟等，实现无人机自动避障航行。当在夜晚LD模块发出激光束用于探测照明时，CCD数码相机可实时抓拍及拍摄探测目标的图像和视频，并将实时获取的视频图像信息送入SDRAM模块中暂存。若实时获取的图像信息不够清晰，ARM芯片能发出图像处理信号到DSP中，即可在DSP中完成图像的去模糊处理。而FPGA模块产生各种控制逻辑和时钟信号，通过信息交互控制ARM模块和DSP模块中的操作。为保证系统运行时有足够的存储量，因此在DSP模块中额外扩展了FLASHROM存储空间模块来存储图像，并将CCD模块实时抓拍的图像及拍摄的视频存储进去，最后通过天线收发模块10与远端终端交互。
以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，其特征在于，包括图像采集及夜视辅助模块、自动航行模块、天线收发模块(10)以及电源管理模块(11)；所述图像采集及夜视辅助模块，用于接收探测目标及障碍物的图像成像点，并保证无人机在白天夜晚均能正常工作；所述自动航行模块，用于实现无人机的自动规避障碍物航行；所述天线收发模块(10)，用于与远端终端交互；所述电源管理模块(11)，用于给图像采集及夜视辅助模块、自动航行模块、天线收发模块(10)提供电源；其中：
所述图像采集及夜视辅助模块包括LD模块(1)、PSD模块(2)及CCD模块(3)，所述LD模块(1)与PSD模块(2)、CCD模块(3)相互连接；
所述自动航行模块包括SDRAM模块(4)、ARM模块(5)、自动导航模块(6)、DSP模块(7)、FPGA模块(8)以及FLASHROM模块(9)；所述SDRAM模块(4)与PSD模块(2)、CCD模块(3)相互连接，所述ARM模块(5)与SDRAM模块(4)相互连接，所述自动导航模块(6)与ARM模块(5)相互连接，所述DSP模块(7)与SDRAM模块(4)、ARM模块(5)、FPGA模块(8)以及FLASHROM模块(9)相互连接，所述FPGA模块(8)与ARM模块(5)相互连接，所述FLASHROM模块(9)与天线收发模块(10)相互连接。
2.根据权利要求1所述的基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，其特征在于，所述LD模块(1)为LD半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，其特征在于，所述PSD模块(2)为位置敏感探测器和接收透镜。
4.根据权利要求1所述的基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，其特征在于，所述ARM模块(5)为ARM微处理器。
5.根据权利要求1所述的基于PSD测距和CCD夜视成像的自动避障航行无人机，其特征在于，所述自动导航模块(6)为CMOS逻辑门电路。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109581456A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-04-05 | 南京理工大学 | 基于位置敏感探测器的无人机激光导航系统 |
| WO2020062356A1 (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-02 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 控制方法、控制装置、无人飞行器的控制终端 |
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